FIȘA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1. Instituția de învățământ superior Universitatea de Vest din Timisoara 1.2. Facultatea Fizica 1.3. Departamentul Fizica 1.4. Domeniul de studii Fizica 1.5. Ciclul de studii (II) Master 1.6. Programul de studii / calificarea* Master: Fizica aplicata in medicina/ Profesor de fizica in invatamantul gimnazial si liceal (233002); Fizician medical (226906); Asistent de cercetare in fizica (211103); 2. Date despre disciplină 2.1. Denumirea disciplinei Fenomene de transport in sisteme biologice si medicina 2.2. Titularul activităților de curs Conf. dr. Caizer Costica 2.3. Titularul activităților de seminar Lect. dr. Lighezan Liliana 2.4. Titular activităţi de laborator/lucrari 2.5. Anul de studii II 2.6. Semestrul 2 2.7. Tipul de evaluare Ex 2.8. Regimul disciplinei Ob 3. Timpul total estimat (ore pe semestru al activităților didactice) 3.1. Număr de ore pe săptămână 3 din care: 3.2 curs 2 3.3. seminar/laborator 1 3.4. Total ore din planul de învățământ 42 din care: 3.5 curs 28 3.6. seminar/laborator 14 Distribuția fondului de timp ore Studiu după manual, suport de curs, bibliografie și notițe 42 Documentare suplimentară în bibliotecă, pe platformele electronice de specialitate/pe teren 10 Pregătire seminarii/laboratoare, teme, referate, portofolii și eseuri 14 Tutorat 4 Examinări 8 Alte activități... 3.7. Total ore studiu individual 78 3.8. Total ore pe semestru 120 3.9. Număr de credite 6 4. Precondiții (acolo unde e cazul) 4.1. de curriculum Bioelectromagnetism, Fizica moleculara si termodinamica 4.2. de competențe 5. Condiții (acolo unde e cazul) 5.1. de desfășurarea a cursului 5.2. de desfășurare a seminarului/laboratorului 1
6. Competențe specifice acumulate Competențe profesionale Competențe transversale Identificarea si utilizarea adecvata a principalelor legi si principii fizice intr-un context dat; Utilizarea de softuri profesionale pentru analiza şi prelucrarea datelor; Rezolvarea de probleme de biofizica, fizica medicala si evaluarea rezultatelor pe baza modelelor teoretice; Interpretarea informatiilor cu caracter fizicomedical si transmiterea lor intr-o forma coerenta si accesibila; CT3: Utilizarea eficienta a surselor informationale si a resurselor de comunicare, formare profesionala asistata, atat in limba romana, cat si intr-o limba de circulatie internationala; 7. Obiectivele disciplinei (reieșind din grila competențelor specifice acumulate) 7.1. Obiectivul general al disciplinei Cunoasterea si intelegerea fenomenelor de transport si a legitatilor fizice in sisteme biologice 7.2. Obiectivele specifice O.c.: Sa cunoasca procesele si legitatile de baza privind transportul de caldura si substanta in mediile biologice; O.c.: Sa rezolve probleme practice de transport in medii biologice; O.ap.: Sa dobandeasca deprinderile spec ifice unui biofizician; O.at.: Sa explice si sa interpreteze stiintific rezultatele obtinute; 8. Conținuturi 8.1. Curs Metode de predare Observații - expunerea audiovizuala (electronic); - demonstrativa; - conversatia interactivparticipativa; - prezentarea si exemplificarea online; 1. Introducere. Importanta fenomenelor de transport de substanta si transfer de caldura in mediul biologic (2 ore) 2. Transportul de substanta (4 ore) 2.1. Transportul prin membrana celulara 2.2. Biopotentialul de echilibru. Ecuatia Nernst 2.3. Transportul de masa. Legea lui Fick 2.4. Transportul pasiv 2.5. Transportul activ. Pompele ionice Na-K, H-K Cursul este corelat cu seminarul, pentru indeplinirea obiectivelor propuse 3. Difuzia ionilor prin membrana celulara (2 ore) 3.1. Echilibrul Donnan 3.2. Potentialul electric de repaus al membranei 2
celulare pentru ionii de K, Cl si Na 3.3. Ecuatia Goldmann Hodgkin Katz 4. Efectul transportului ionic intr-un mediu biologic (6 ore) 4.1. Modelul surselor imprimate si secundare de biocurenti 4.2. Teorema reciprocitatii Helmholtz 4.3. Modelul biocampului magnetic efectiv 4.3. Problema inversa si modelare 5. Curgerea sangelui in sistemul vascular al organismului uman (2 ore) 5.1. Sistemul cardiac 5.2. Circulatia mica (pulmonara) 5.3. Circulatia mare (sistemica) 5.4. Transportul oxigenului la tesuturi 6. Transportul medicamentului si a nanoparticulelor magnetice in tesuturi si tumori (10 ore) 6.1. Biocompatibilitate 6.2. Nanoparticule magnetice biocompatibile 6.3. Nanoparticule magnetice incapsulate in lipozomi. Diametrul magnetic si hidrodinamic 6.4. Separari celulare. Bioseparatorul MAGSEP 6.5. Agenti de contrast in imagistica medicala 6.6. Medicatia tinta a tumorilor 6.7. Hiperthermia magnetica a tumorilor 7. Transferul de caldura in sisteme biologice (4 ore) 7.1. Transferul prin conductie. Ecuatia diferentiala a conductiei 7.2. Transferul prin convectie 7.3. Incalzirea tesuturilor tumorale prin hipertermie magnetica. 7.4. Rata de absortie specifica 7.5. Studiu de caz. Simulare computationala Bibliografie [1] G.A. Truskey, F. Yuan, D.F. Katz, Transport Phenomena in Biological Systems (Pearson Education, 2009) [2] W. Carslaw, R. Jaeger, Heat conduction in solid (Clarendon Press, Oxford, 1986) [3] I. Nicoara, Transfer de caldura si substanta in procesele de cristalizare (Tipografia Univ. Timisoara, 1995) [4] C. Caizer, Nano-biomagnetism (Ed. UVT, Timisoara, 2010) [5] C. Caizer, Bioelectromagnetism (Ed. Eurobit, Timisoara, 2013) 3
[6] C. Caizer, Nano-fluide magnetice (Ed. Eurobit, Timisoara, 2004) [7] J. Malmivuo, R. Plonsey, Bioelectromagnetism: Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields (Oxford University Press., New York Oxford, 1995) *** Site uri WEB pe tematică 8.2. Seminar/laborator Metode de predare Observații S1. Aplicații la transportul de substanță prin membrana celulară. Biopotențialul de echilibru. Ecuația lui Nernst. S2. Osmoza și presiunea osmotică. Presiunea osmotică a plasmei sanguine. Aplicații. S3. Aplicații la difuzia ionilor prin membrana celulară. Transportul pasiv prin canale ionice. Simularea dinamicii moleculare cu ajutorul pachetelor de programe AMBER și NAMD. S4. Aplicații la transferul de căldură în sisteme biologice. Legea lui Fourier. S5. Aplicații la ecuația diferențială a conducției căldurii. S6. Ecuația lui Pennes pentru conducția căldurii în cazul curgerii sângelui printr-un vas simplu. Aplicații. S7. Test de verificare a cunoștințelor. - prezentare frontala; - expunere audiovizuala; - experimente numerice pe calculator; Studentii vor deprinde abilitati practice de a modela fenomene si procese in mediul biologic Bibliografie 1. Gheorghe I. Mihalaş, Iosif I. Nagy, Monica Neagu, Lucian Bălăceanu, Adrian Neagu, Curs de biofizică, Editura Eurobit, Timişoara, 2004. 2. Tudor Luchian, Introducere în biofizica moleculară şi celulară, Editura Universităţii Alexandru Ioan Cuza Iaşi, 2011. 3. D. G. Mărgineanu, M. I. Isac, C. Tarba, Biofizică, Editura Didactică și Pedagogică București, 1980. 4. Liviu Enache, Biofizică, Editura Sitech, Craiova, 2012. 9. Coroborarea conținuturilor disciplinei cu așteptările reprezentanților comunității epistemice, asociațiilor profesionale și angajatorilor reprezentativi din domeniul aferent programului Cursul si seminarul ofera cunostinte si abilitati practice necesare oricarui loc de munca in domeniu; 10. Evaluare Tip de activitate 10.1. Criterii de evaluare 4 10.2. Metode de evaluare 10.3. Pondere din nota finală
10.4. Curs O.c. Examinare orala 40% O.c. Referat stiintific 30% 10.5. Seminar/laborator O.ap, O.at. Examinare practica 30% 10.6. Standard minim de performanță Curs: insusirea de catre studenti a cunostintelor de baza; Seminar: efectuarea independenta a unei simulari utilizand programul Crysvun; Data completării Semnătura titularului de curs Semnătura titularului de seminar 15.02.2019 Conf. dr. Caizer Costica Lect. dr. Lighezan Liliana Semnătura directorului de departament Conf. dr. Lungu Mihai 5